Wie der Titel sagt, was begrenzt die Erhöhung der Versorgungsspannung von Operationsverstärkern? Gibt es neben dem reinen Energieverbrauchsproblem einen wesentlichen Nachteil im Zusammenhang mit der Erhöhung der Versorgungsspannung?
Wie bei jeder Verlangsamung des Verstärkerprozesses muss die Größe des Operationsverstärkers oder der Stromversorgung größer sein, oder solche Probleme. Tritt einer von ihnen auf, weil die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers zunimmt? Irgendwas mit Transistoren?
Es gibt preisgünstige Operationsverstärker, die 90 V zwischen den Versorgungen zulassen ( Beispiel ). Es gibt auch lächerlich teure Leistungs-Operationsverstärker, die mit Hunderten von Volt umgehen können ( Beispiel ). Operationsverstärker mit niedrigerer Spannung sind jedoch häufiger anzutreffen.
Ein Grund dafür ist, dass Operationsverstärker im Allgemeinen die gleichen Versorgungsspannungen verwenden wie der Rest des Systems. Aus verschiedenen Gründen, einschließlich Kosten, Stromverbrauch, Leistung und Sicherheit, ist es am besten, die Systemversorgungsspannungen so niedrig wie möglich zu halten (60 V DC werden manchmal als maximal sicherer Spannungspegel angegeben). In den letzten Jahren gab es eine große Nachfrage nach Operationsverstärkern, die mit digitalen Niederspannungsversorgungen betrieben werden können.
Selbst wenn eine hohe Versorgungsspannung verfügbar ist, hat der Operationsverstärker immer noch einen höheren Stromverbrauch (das erste Beispiel hat ein Power Pad). Die Bandbreite und Anstiegsgeschwindigkeit der Hochspannungsmodelle scheinen nichts Besonderes zu sein.
Der Hauptgrund ist meiner Meinung nach, dass Operationsverstärker für die Signalverarbeitung verwendet werden und Signale keine Hochspannung benötigen, um Informationen zu übertragen. Was bringt Ihnen +/-45V, das +/-15V nicht? Beim Audio sind das nicht einmal zehn Dezibel. Wenn Sie zufällig ein Hochspannungssignal haben, können Sie die Spannung mit ein paar Widerständen leicht reduzieren. Wenn Sie einen Hochleistungsausgang benötigen, können Sie diskrete Transistoren mit Niederspannungs-Operationsverstärkern verwenden, die eine Rückkopplungssteuerung bieten. In den meisten Systemen besteht einfach keine Notwendigkeit, ein 100-V-Signal herumzutragen. Die Kosten und der Entwicklungsaufwand werden besser in die Verbesserung anderer Parameter investiert.
MarkU
breakdown voltagebegrenzt die Versorgungsspannung des IC-Operationsverstärkers. Unterschiedliche IC-Prozesse können höhere Spannungsgrenzen haben, jedoch mit verschiedenen Design-Kompromissen. Der größte Teil der IC-Nachfrage betrifft den Betrieb mit niedrigerer Spannung, daher richten sich die meisten Anstrengungen zur Entwicklung neuer Prozesse bei der IC-Fertigung normalerweise darauf aus.